مقادیر پایه (Primitive Values) و ارجاعی (Reference Values)

در جاوا اسکریپت، متغیرها شامل داده‌هایی از نوع پایه و یا ارجاعی می‌باشند. مقادیر String ، Number ، Boolean ، Null و Undefined به عنوان مقادیر پایه محسوب می‌گردند. در این نوع متغیرها تغییرات، مستقیما بر روی مقدار ذخیره شده در متغیر اعمال می‌شوند. اشیاء نیز که از مجموعه‌ای از مقادیر پایه ساخته شده‌اند، مقادیر ارجاعی نامیده می‌شوند. در این نوع مقادیر، شما به اشاره‌گری از شیء دسترسی دارید. بنابراین تغییرات مستقیما بر روی داده‌های ذخیره شده اعمال نمی‌شوند. به مثال‌های زیر توجه کنید:

var num1 = 10;
var num2 = num1;
alert("Num1=" + num1 + ", Num2=" + num2);

num2 = 20;
alert("Num1=" + num1 + ", Num2=" + num2);

num1 = 30;
alert("Num1=" + num1 + ", Num2=" + num2);

خروجی :

"Num1=10, Num2=10"

"Num1=10, Num2=20"

"Num1=30, Num2=20"

همانطور که از خروجی مثال فوق پیداست، در انتساب num1 به num2 ، مقدار num1 در num2 کپی شده‌است. بنابراین تغییراتی که بر روی num1 یا num2 صورت می‌گیرد، مستقیما بر روی مقدار ذخیره شده در هر یک از این متغیرها تاثیر می‌گذارد. رفتار مقادیر پایه همیشه به همین صورت می‌باشد.

var obj1 = new Object();
obj1.num = 10;
var obj2 = obj1;
alert("Obj1.Num=" + obj1.num + ", Obj2.Num=" + obj2.num);

obj2.num = 20;
alert("Obj1.Num=" + obj1.num + ", Obj2.Num=" + obj2.num);

obj1.num = 30;
alert("Obj1.Num=" + obj1.num + ", Obj2.Num=" + obj2.num);

خروجی :

"Obj1.Num=10, Obj2.Num=10"

"Obj1.Num=20, Obj2.Num=20"

"Obj1.Num=30, Obj2.Num=30"

با استفاده از نوع ارجاعی Object می‌توانیم اشیاء جدیدی را ایجاد کنیم و ویژگی‌هایی را به صورت پویا به آن‌ها اختصاص دهیم. همانطور که قبلا گفته شد، اشیاء از نوع ارجاعی می‌باشند و حاوی اشاره‌گری به مقادیر ذخیره شده می‌باشند. بنابراین انتساب obj1 به obj2 به معنای انتساب اشاره‌گر obj1 به obj2 می‌باشد. به عبارتی دیگر obj2 به همانجایی اشاره می‌کند که obj1 نیز اشاره می‌نماید. پس هر تغییری که بر روی ویژگی‌های obj1 رخ دهد، obj2 نیز تاثیرات آن را می‌بیند و بالعکس. همانطور که در خروجی مشاهده می‌نمایید، در مرحله‌ی اول obj1 به obj2 نسبت داده شد، پس مقدار ویژگی num برای هر دو آنها یکسان میباشد. در مرحله‌ی دوم، مقدار ویژگی num را در obj2 تغییر دادیم؛ ولی مقدار این ویژگی، در obj1 نیز تغییر نمود. در مرحله‌ی سوم نیز همان اتفاقات مرحله‌ی دوم تکرار شد.

با توجه به مثالهای فوق قطعا به تفاوت‌های مقادیر پایه و ارجاعی پی بردید. همچنین در یک نمونه‌ی کوچک و ساده نیز، یکی از روش‌های ایجاد شیء را که استفاده از نوع ارجاعی Object می‌باشد، مشاهده نمودید. این دانسته‌ها مقدمه ای بر شروع برنامه نویسی شیء گرا می‌باشند. ولی قبل از شروع برنامه نویسی شیء گرا در جاوا اسکریپت، به بررسی نکات و تکنیک‌های دیگری می‌پردازیم.

توجه:

به انواع پایه، انواع داده‌ای مقداری یا اولیه نیز گفته می‌شود.

فراخوانی با مقدار (Call by Value)

در این نوع فراخوانی، آرگومان‌ها از نوع مقادیر پایه هستند. بنابراین هر تغییری که بر روی آرگومان‌ها در تابع رخ دهد، هیچ تاثیری بر روی آرگومان‌های ارسالی در زمان فراخوانی تابع ندارند. به مثال زیر توجه کنید:

function primitive(a, b) {
a += 100;
b += 200;
alert("a=" + a + ", b=" + b);
}

var x = 300, y = 400;
primitive(x, y);
alert("x=" + x + ", y=" + y);

خروجی :

"a=400, b=600"

"x=300, y=400"

x و y دو متغیر پایه می‌باشند، بنابراین تابع فوق به صورت مقداری فراخوانی شده‌است. یعنی مقدار آرگومان‌های x و y در آرگومان‌های a و b کپی می‌شوند. پس هر تغییری که بر روی a و b رخ دهد، هیچ تاثیری بر روی x و y ندارد. همچنین با توجه به توضیحی که در مورد مقادیر پایه داده شد، تغییرات مستقیما بر روی داده‌ی ذخیره شده در متغیر اعمال میشود. بنابراین تغییراتی که در تابع فوق بر روی a و b رخ داد، مستقیما مقادیر a و b را تغییر داده‌است وهیچ ارتباطی به x و y ندارد. البته توجه داشته باشید که حتی اگر نام آرگومان‌های تابع با آرگومان‌های ارسالی یکسان بود و یا حتی اگر تابع مقداری را به عنوان خروجی بر می‌گرداند، هیچ تفاوتی را در خروجی برنامه فوق مشاهده نمی‌کردید.

فراخوانی با ارجاع (Call by Reference)

در این نوع فراخوانی، آرگومان‌ها از نوع مقادیر ارجاعی هستند. بنابراین هر تغییری که بر روی آرگومان‌ها در تابع رخ دهد، بر روی آرگومان‌های ارسالی در زمان فراخوانی تابع نیز تاثیر می‌گذارند. به مثال زیر توجه کنید:

function reference(obj) {
obj.a += 100;
obj.b += 200;
alert("obj.a=" + obj.a + ", obj.b=" + obj.b);
}

var calc = new Object();
calc.a = 300;
calc.b = 400;

reference(calc);
alert("calc.a=" + calc.a + ", calc.b=" + calc.b);

خروجی :

"obj.a=400, obj.b=600"

"calc.a=400, calc.b=600"

calc یک مقدار ارجاعی است که به عنوان آرگومان ورودی به تابع ارسال می‌شود و اشاره‌گر خود را به obj اختصاص می‌دهد. بنابراین obj به همان آدرسی اشاره می‌کند که calc اشاره می‌نماید. پس هر تغییری که بر روی obj رخ دهد، calc نیز تاثیرات آن را مشاهده می‌نماید. همانطور که در خروجی نیز مشاهده می‌نمایید، تغییرات صورت گرفته در تابع به calc نیز منعکس شده است.

حوزه دسترسی به متغیرها (Variable Scope)

متغیر‌های محلی (Local Variables)

در اکثر زبان‌های برنامه نویسی، متغیرهایی که در یک بلاک کد تعریف می‌شوند، به صورت محلی و فقط در همان بلاک کد قابل دسترسی  می‌باشند. به این متغیرها، متغیرهای محلی می‌گویند که با خاتمه‌ی اجرای بلاک کد، از بین خواهند رفت و دیگر قابل دسترسی نمی‌باشند. اما در جاوا اسکریپت حوزه‌ی اجرایی متغیرها کمی متفاوت می‌باشد. به مثال زیر توجه کنید:

for (var i = 1; i <= 5; i++) {
var sqr = i * i;
alert(sqr);
}

alert(i);
alert(sqr);

خروجی :

متغیرهای i و sqr داخل حلقه‌ی for تعریف شده‌اند و منطقا نباید خارج از این حلقه قابل دسترسی باشند. ولی با توجه به خروجی فوق، مشاهده نمودید که متغیرهای i و sqr، نه تنها خارج از این حلقه قابل شناسایی می‌باشند، بلکه آخرین مقدار خود را نیز حفظ نموده‌اند. در جاوا اسکریپت، یک متغیر محلی زمانی مفهوم پیدا می‌کند که در داخل یک تابع تعریف شود. به مثال زیر توجه کنید:

function sqr(num) {
var sum = num * num;
return sum;
}

var n = 4;
alert(sqr(n));
alert(num); // Error: num is not defined
alert(sum); // Error: sum is not defined

خروجی :

16

Error: num is not defined

Error: sum is not defined

همانطور که مشاهده می‌کنید، متغیرهای num و sum به صورت محلی در تابع فوق تعریف شده‌اند؛ بنابراین خارج از تابع قابل دسترسی نمی‌باشند و موجب بروز خطا می‌گردند.

متغیرهای عمومی (Global Variables)

در جاوا اسکریپت، متغیرهایی که خارج از تابع تعریف می‌گردند، به شیء window نسبت داده می‌شوند و عمومی می‌باشند. به عبارتی دیگر این متغیرها به عنوان یک ویژگی از شیء window تعریف می‌شوند و در تمامی توابع و بلاک‌های کد قابل دسترسی می‌باشند. به مثال زیر توجه کنید:

var color = "Red";

function setColor() {
color = "Blue";
}

alert(color);
setColor();
alert(color);

خروجی :

"Red"

"Blue"

در مثال فوق، متغیر color به صورت عمومی تعریف شده‌است. بنابراین در کل برنامه قابل دسترسی می‌باشد. در alert اول مقدار فعلی متغیر color یعنی “Red” نمایش می‌یابد. سپس با فراخوانی تابع، مقدار این متغیر تغییر می‌کند. در alert دوم مقدار تغییر یافته‌ی متغیر color نمایش خواهد یافت. حال به مثال زیر توجه کنید:

var color = "Red";

function getColor() {
var color = "Blue";
return color;
}

alert(color);
alert(getColor());
alert(color);

خروجی :

"Red"

"Blue"

"Red"

در مثال فوق، ابتدا یک متغیر color به صورت عمومی یا Global تعریف شده است. در تابع getColor نیز یک متغیر color به صورت local یا محلی تعریف شده است. زمانی که در alert تابع getColor فراخوانی می‌شود، متغیر color مقداردهی می‌گردد. این مقداردهی برای متغیر محلی صورت گرفته است و هیچ ربطی به متغیر color که به صورت عمومی تعریف شده است ندارد.

جهت تعریف متغیر در جاوا اسکریپت، از کلمه‌ی کلیدی var استفاده می‌شود. اما تعریف متغیر در جاوا اسکریپت اجباری نمی‌باشد و می‌توان یک متغیر را مقداردهی نمود بدون آنکه تعریف شده باشد. در صورتی که متغیر با var اعلان نشود، آن متغیر به شیء window نسبت داده می‌شود و ماهیت عمومی پیدا می‌کند. به مثال زیر توجه کنید:

function sum(a, b) {
c = a + b;
}

sum(20, 30);
alert(c);

خروجی :

50

همانطور که مشاهده می‌کنید، متغیر c بدون تعریف شدن مورد استفاده قرار گرفته است. با اینکه به صورت محلی مقداردهی گردیده است، ولی چون توسط var اعلان نشده است، به شیء window نسبت داده شده و ماهیت عمومی پیدا کرده است. 

public class MyHttpHandler : IHttpHandler
{
    public void ProcessRequest(HttpContext context)
    {        
    }

    public bool IsReusable
    {
        get { return false; }
    }
}

public class MyHttpHandler : IHttpHandler
{
    public void ProcessRequest(HttpContext context)
    {
        HttpResponse response = context.Response;
        HttpRequest request = context.Request;

        response.Write("Every Page has a some text like this");
    }

    public bool IsReusable
    {
        get { return false; }
    }
}

<system.web>
  <httpHandlers>
      <add verb="*" path="*.aspx" type="MyHttpHandler"/>
  </httpHandlers>
</system.web>

<configuration>
  <system.web>
    <httpHandlers>

  <add name="myhttphandler" verb="*" path="*.aspx" type="MyHttpHandler"/>

    </httpHandlers>
  </system.web>
</configuration>

public class MyHttpHandler1 :IHttpHandler
{
   
    public void ProcessRequest(HttpContext context)
    {
        HttpResponse response = context.Response;
        response.Write("this is httphandler1");
    }

    public bool IsReusable
    {
        get { return false; }
    }
}

public class MyHttpHandler2 : IHttpHandler
{

    public void ProcessRequest(HttpContext context)
    {
        HttpResponse response = context.Response;
        response.Write("this is httphandler2");
    }

    public bool IsReusable
    {
        get { return false; }
    }
}

public class MyFactory : IHttpHandlerFactory
{
    public IHttpHandler GetHandler(HttpContext context, string requestType, string url, string pathTrasnlated)
    {
        
    }

    public void ReleaseHandler(IHttpHandler handler)
    {
        
    }
}

 public IHttpHandler GetHandler(HttpContext context, string requestType, string url, string pathTrasnlated)
    {
        string handlername = "MyHttpHandler1";
        if(url.Substring(url.LastIndexOf("/")+1).StartsWith("t"))
        {
            handlername = "MyHttpHandler2";
        }

        try
        {
            return (IHttpHandler) Activator.CreateInstance(Type.GetType(handlername));
        }
        catch (Exception e) 
        {
            throw new HttpException("Error: " + handlername, e);
        }
    }

    public void ReleaseHandler(IHttpHandler handler)
    {
        
    }
}

در اعمالی که disk I/O و یا network I/O دارند، پردازش موازی و اعمال async به شدت مقیاس پذیری سیستم را بالا می‌برند. به این ترتیب worker thread جاری (که تعداد آن‌ها محدود است)، سریعتر آزاد شده و به worker pool بازگشت داده می‌شود تا بتواند به یک درخواست دیگر رسیده سرویس دهد. در این حالت می‌توان با منابع کمتری، درخواست‌های بیشتری را پردازش کرد. 

 public IAsyncResult BeginProcessRequest(HttpContext context, AsyncCallback callback, object obj)
    {
        
    }

    public void EndProcessRequest(IAsyncResult result)
    {
        
    }

public class AsynchOperation : IAsyncResult
{
    private bool _completed;
    private Object _state;
    private AsyncCallback _callback;
    private HttpContext _context;

    bool IAsyncResult.IsCompleted { get { return _completed; } }
    WaitHandle IAsyncResult.AsyncWaitHandle { get { return null; } }
    Object IAsyncResult.AsyncState { get { return _state; } }
    bool IAsyncResult.CompletedSynchronously { get { return false; } }
}

   public AsynchOperation(AsyncCallback callback, HttpContext context, Object state)
    {
        _callback = callback;
        _context = context;
        _state = state;
        _completed = false;
    }

   public void StartAsyncWork()
    {
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(StartAsyncTask),null);
    }

 private void StartAsyncTask(Object workItemState)
    {

        _context.Response.Write("<p>Completion IsThreadPoolThread is " + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread + "</p>\r\n");

        _context.Response.Write("Hello World from Async Handler!");
        _completed = true;
        _callback(this);
    }

context.Response.Write("<p>Begin IsThreadPoolThread is " + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread + "</p>\r\n");
        AsynchOperation asynch = new AsynchOperation(callback, context, obj);
        asynch.StartAsyncWork();
        return asynch;

public class MyHttpHandler : IHttpAsyncHandler
{
    public IAsyncResult BeginProcessRequest(HttpContext context, AsyncCallback callback, object obj)
    {
        context.Response.Write("<p>Begin IsThreadPoolThread is " + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread + "</p>\r\n");
        AsynchOperation asynch = new AsynchOperation(callback, context, obj);
        asynch.StartAsyncWork();
        return asynch;
    }

    public void EndProcessRequest(IAsyncResult result)
    {
        
    }
    public void ProcessRequest(HttpContext context)
    {
       throw new InvalidOperationException(); 

    }

    public bool IsReusable
    {
        get { return false; }
    }
}

public class AsynchOperation : IAsyncResult
{
    private bool _completed;
    private Object _state;
    private AsyncCallback _callback;
    private HttpContext _context;

    bool IAsyncResult.IsCompleted { get { return _completed; } }
    WaitHandle IAsyncResult.AsyncWaitHandle { get { return null; } }
    Object IAsyncResult.AsyncState { get { return _state; } }
    bool IAsyncResult.CompletedSynchronously { get { return false; } }

    public AsynchOperation(AsyncCallback callback, HttpContext context, Object state)
    {
        _callback = callback;
        _context = context;
        _state = state;
        _completed = false;
    }


    public void StartAsyncWork()
    {
        
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(StartAsyncTask),null);

    }
    private void StartAsyncTask(Object workItemState)
    {

        _context.Response.Write("<p>Completion IsThreadPoolThread is " + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread + "</p>\r\n");

        _context.Response.Write("Hello World from Async Handler!");
        _completed = true;
        _callback(this);
    }

مایکروسافت در MSDN نوشته است که httphandler‌ها در واقع فرآیندهایی هستند (به این فرایندها بیشتر End Point می‌گویند) که در پاسخ به درخواست‌های رسیده شده توسط asp.net application اجرا می‌شوند و بیشترین درخواست هایی هم که می‌رسد از نوع صفحات Aspx می‌باشد و موقعی که کاربری درخواست صفحه‌ی aspx می‌کند هندلرهای مربوط به page اجرا می‌شوند.

Options یا Maybe در یک زبان تابعی مثل #F، نشان دهنده‌ی این است که شیء (Object) ممکن است وجود نداشته باشد(Null Reference) که یکی از مهمترین ویژگی‌های یک زبان شیءگرا مثل #C و یا Java محسوب می‌شود. ما برنامه نویس‌ها (اغلب) از هرچیزی که باعث کرش برنامه می‌شود، بیزاریم و برای اینکه برنامه کرش نکند، مجبور میشویم تمام کد‌های خود  را از Null Reference محافظت کنیم. تمام این مشکلات توسط Tony Hoare مخترع ALOGL است که تنها دلیل وجود Null References را سادگی پیاده سازی آن می‌داند و او این مورد را یک «خطای  میلیون دلاری» نامیده‌است. 

به این مثال توجه بفرمایید: 

public class User
    {
        public int Id { get; set; }
        public string Name { get; set; }
    }

public class UserService : IUserService
    {
        private IList<User> _userData;

        public UserService()
        {
            _userData = new List<User>
            {
                new User {Id = 1,Name = "ali"},
                new User {Id = 2,Name = "Karim"}
            };
        }

        public User GetById(int id)
        {
            return _userData.FirstOrDefault(x => x.Id == id);
        }
    }  

public class UserController : Controller
    {
        private readonly IUserService _userService;

        public UserController(IUserService  userService)
        {
            _userService = userService;
        }
        public ActionResult Details(int id)
        {
            var user=_userService.GetById(3); // این متد ممکن است مقداری برگرداند و یا مقدار نال برگرداند                           
            if( user == null)
                 return HttpNotFound();    
            return View(user);  
        }
    }

این کدی است که ما برنامه نویسان به صورت متداولی با آن سروکار داریم. اما چه چیزی درباره این کد اشکال دارد؟

مشکل از آن جایی هست که ما نمی‌دانیم متد GetById مقداری را برمیگرداند و یا Null را بر می‌گرداند. این متد هرگاه که امکان برگرداندن Null وجود داشته باشد، خطای  NullReferenceException را در زمان اجرا بر می‌گرداند و همان طور که میدانید، به ازای هر شرطی که به برنامه اضافه میکنیم، پیچیدگی برنامه هم افزایش می‌یابد و کد خوانایی خود را از دست می‌دهد. تصور کنید دنیایی بدون NullReferenceException چه دنیایی زیبایی می‌بود؛ ولی متاسفانه این مورد از ویژگی‌های زبان #C است. خوشبختانه راه‌حل‌های برای حل NRE ارائه شده‌اند که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم.

ما می‌خواهیم متد GetById همیشه چیزی غیر از نال را برگرداند و یکی از راه‌هایی که ما را به این هدف می‌رساند این است که این متد یک توالی را برگرداند.

public class UserService : IUserService
    {
        private IList<User> _userData;

        public UserService()
        {
            _userData = new List<User>
            {
                new User {Id = 1,Name = "ali"},
                new User {Id = 2,Name = "Karim"}
            };
        }

        public IEnumerable<User> GetById(int id)
        {
            var user = _userData.FirstOrDefault(x => x.Id == id);
            if (user == null) return new User[0];
            return new[] { user };
        }
    } 

اگر به امضای متد GetById توجه کنید، به جای اینکه User را برگرداند، این متد یک توالی از User را بر می‌گرداند و اگر در اینجا کاربری یافت شد، این توالی دارای یک المان خواهد بود و در غیر این صورت اگر User یافت نشد، این متد یک توالی را بر می‌گرداند که دارای هیچ المانی نیست. در ادامه اگر کلاینت بخواهد از متد GetById استفاده کند، به صورت زیر خواهد بود:

 public ActionResult Details(int id)
        {
            var user = _userService
                            .GetById(3)
                            .DefaultIfEmpty(new User())
                            .Single();
            return View(user);
        }

 متد GetById دارای دو وجه است و وجه مثبت آن این است که اگر مجموعه دارای مقداری باشد، هیچ مشکلی نیست؛ ولی اگر مجموعه دارای المانی نباشد، باید یک شیء را به صورت پیش فرض به آن اختصاص دهیم که این کار را با استفاده از متد DefualtIfEmpty انجام داده‌ایم. 

 در اول مقاله هم اشاره کردیم که  Maybe یا Options، مجموعه‌ای است که دارای یک المان و یا هیچ المانی است. اگر به امضای متد GetById توجه کنید، متوجه خواهید شد که این متد می‌تواند مجموعه‌ای را برگرداند و نمی‌تواند گارانتی کند که حتما مجموعه‌ای را بر می‌گرداند که دارای یک المان و یا هیچ باشد. برای حل این مشکل می‌توانیم از کلاس Option استفاده کنیم:

public class Option<T> : IEnumerable<T>
    {
        private readonly T[] _data;

        private Option(T[] data)
        {
            _data = data;
        }

        public static Option<T> Create(T element) => new Option<T>(new[] { element });

        public static Option<T> CreateEmpty() => new Option<T>(new T[0]);

        public IEnumerator<T> GetEnumerator() => ((IEnumerable<T>) _data).GetEnumerator();

        IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() => this.GetEnumerator();
    }

تنها دلیل استفاده از متد‌های Create و CreateEmpty این است که به خوانایی برنامه کمک کنیم؛ نه بیشتر. در ادامه اگر بخواهیم از کلاس option استفاده کنیم، به صورت زیر خواهد بود:

 public class UserService : IUserService
    {
       ...
       ...
       public Option<User> GetById(int id)
        {
            var user = _userData.FirstOrDefault(x => x.Id == id);
            return user == null ? Option<User>.CreateEmpty() : Option<User>.Create(user);
        }
    }

 public class UserController : Controller
    {
       ...
       ...
       public ActionResult Details(int id)
        {
            var user = _userService
                            .GetById(3)
                            .DefaultIfEmpty(new User())
                            .Single();
            return View(user);
        }
    }

چکیده:

مدیریت کردن References کار بسیار پیچیده‌ای است. قبل از آن که تلاش کنیم مقداری را برگردانیم و یا عملیاتی را بر روی آن انجام دهیم، اول باید مطمئن شویم که این شیء به جایی اشاره می‌کند. نمونه‌های متفاوتی از Option و یا Maybe را می‌توانید در اینترنت پیدا کنید که هدف نهایی آن‌ها، حذف NullReferenceException است و آشنایی با این ایده، شما را به دنیای برنامه نویسی تابعی در#C هدایت می‌کند.